2014届高三物理一轮复习导学案
第七章、恒定电流（1）
【课题】电流、电阻、电功及电功率
【目标】
1、理解电流、电阻概念，掌握欧姆定律和电阻定律；
2、了解电功及电功率的概念并会进行有关计算。
【导入】
一．电流、电阻、电阻定律
1、电流形成原因：电荷的定向移动形成电流．
2、电流强度：通过导体横截面的跟通过这些电量所用的的比值叫电流强度．I= 。
由此可推出电流强度的微观表达式，即I=__________________。
3、电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻．电阻的定义式：__________________。
4、电阻定律：在温度不变的情况下导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比．电阻定律表达式__________________。
【导疑】电阻率，由导体的导电性决定，电阻率与温度有关，纯金属的电阻率随温度的升高而增大；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象．导电性能介于导体和绝缘体之间的称为半导体。
二．欧姆定律
1、部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟
它的电阻成反比．表达式：____________________________
2、部分欧姆定律适用范围：电阻和电解液(纯电阻电路)．非纯电阻电路不适用。
三、电功及电功率
1、电功：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功；W=qU=IUt。
这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
（适用于任何电路）
2、电功率：单位时间内电流所做的功；表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）
3、焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
表达式：Q=I2Rt
【说明】（1）对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt
4、热功率：单位时间内的发热量。
即P=Q/t=I2R ④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。
②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。
这时W》Q。
即W=Q+E其它或P =P热+ P其
它、UI = I2R + P其它
【导研】
[例1]一根粗线均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时（）
A、通过金属导线的电流为I/2
B、通过金属导线的电流为I/4
C、自由电子定向移动的平均速率为v/2
D、自由电子定向移动
的平均速率为v/4
[例2] (镇江市2008学
年第一学期高三年级教
学调研测试)一个用半
导体材料制成的电阻器
D ，其电流I 随它两端的
电压U 的关系图像如（a ）所示，将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后拉在电压恒为U 的电源上，如图（b ）所示，三个用电器消耗的电功率均为P .现将它们连接成如图（c ）所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别为P D 、P 1、P 2，它们之间的大小关系有（ ）
A 、P 1 = 4 P 2
B 、P D = P /9
C 、P 1＜4 P 2
D 、P D ＞P 2
[例3]某同学用如图所示的电路进行小电机M 的输出功率的研究，其实验步骤如下所述，闭合电键后，调节滑动变阻器，电
动机未转动时，电压表的读数为U 1，电流表的读数为I 1；
再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U 2，
电流表的读数为I 2，则此时电动机输出的机械功率为（ ）
A ．112222I U I I U -
B ．1122I U I
C ．1122I U I U -
D ．22I U
[例4]某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内、外半径分别为a 和b 的半球壳层形状（图中阴影部分），半径为a 、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球
心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀
上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极．设该电阻的阻值为R ．下面给出R 的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，R 的合理表达式应为（ ）
A ．ab a b R πρ2)(+=
B ．ab
a b R πρ2)(-= C ．)(2a b ab
R -=πρ D ．)(2a b ab
R +=πρ
[例5]下图是一种家用电熨斗的电原理图（额定电压为220V ）. R 0是定值电阻，R 是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响。
（1）该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W ，温度最高时的耗电功率为484W ，求R 0的阻值及R 的阻值变化范围。
（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量q 跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如右图所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R 的阻值调为多大？
【导练】
1、(南通市部分重点中学高三三模调研试题).如图
所示，电阻R=20Ω，电动机的绕组电阻R ′＝10
Ω．当开关打开时，电流表的示数是I ，电路消耗的电功率为P 。
当开关合上后，电动机转动起来。
若保持电路两端的电压不变，电流表的示数I ′和电路消耗的电功率P ′应是（ ）
A ．I ′＝3I
B ．I ′＜3I
C ．P ′＝3P
D ．P ′＜3P
2、(2009年上海卢湾区高三期末) 某同学将一直流
电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热
功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标上，如
右图中的a 、b 、c 所示，根据图线可知（ ）
A 、反映P r 变化的图线是c
B 、电源电动势为8v
C 、电源内阻为2Ω
D 、当电流为0.5A 时，外电路的电阻为6Ω
3、（湖南省长沙市一中2010届高三第五次
月考） R 1和R 2分别标有“”和“”，将它们串联后接入电路中，如右图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为 ( )
Ａ．1.5W Ｂ．3.0W Ｃ．5.0 W
Ｄ．6.0W
2 1.0A Ω4 0.5A ΩW P /I /08a b c
14R 1 R 2
4.（浙江省金华一中2010届高三12月联考）如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定下列说法中正确的是（）
A．小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
C．欧姆定律对小灯泡不适用
D．如果把三个这种相同的灯泡串联后，接到电压恒为12V的电源上，则流过每个小灯泡的电流为0.4A
5、甲、乙两个不同的电流表，表盘刻度相同。
把它们串联在电路中，发现甲、乙两表的指针偏转格数之比为2:1，然后再并联到电路中，发现甲、乙两表的指针偏转格数之比为1:2，则（）
A．甲乙两表的量程之比为2：1，内阻之比为1：1
B．甲乙两表的量程之比为2：1，内阻之比为4：1
C．甲乙两表的量程之比为1：2，内阻之比为1：1
D．甲乙两表的量程之比为1：2，内阻之比为4：1
6、超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件和限流电阻并联组成，原理图如图所示．当通过超导部件的电流大于其临界电流I C时，超导部件由超导态（可认为电阻为零）转变为正常态（可认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流．超导部件正常态电阻R1＝7.5Ω，临界电流I C＝0.6A，限流电阻R2＝15Ω，灯泡L 上标有“6V 3W”，电源电动势E＝7V，内阻r＝2Ω，电路正常工作．若灯泡L突然发生短路，则（）
A．灯泡L短路前通过R1的电流为1
A
3
B．灯泡L短路后超导部件电阻为零
A
C．灯泡L短路后通过R1的电流为2
3
D．灯泡L短路后通过R1的电流为1A。